基于Petri网的多组合设备最优调度与控制

发布时间：2017-12-15 08:27

  本文关键词：基于Petri网的多组合设备最优调度与控制

  更多相关文章： 半导体制造 多组合设备 调度 Petri网

【摘要】：在半导体制造中,为了确保更高的质量和精度,具有单晶圆加工技术的组合设备被广泛应用于晶圆加工。一台典型的单组合设备是由以下部件构成：一只用于搬运晶圆的机械手、两个真空锁和若干个用于晶圆加工的加工模块。近年来,随着晶圆加工过程日趋复杂,多组合设备逐渐被企业采用。它是由若干台单组合设备,彼此之间通过缓冲模块连接而成,它的拓扑结构分为线型和树型。由于一台多组合设备的价格极其昂贵,因此,实际生产中亟需一种有效的方法来调度和控制它。在调度这样一个系统时,其复杂性主要来源于各组合设备之间的耦合性。因此,它需要协调好相邻机械手的动作从而使得它们在访问缓冲模块时能够充分配合。考虑到机械手移动时间,本文集中研究加工过程主导型的两种多组合设备,一种是线型单臂、缓冲模块容量为2的多组合设备；另一种是线型混合、缓冲模块容量为1的多组合设备。对于前一种情形,现有文献提出了一种观点,即,使用分解的方法可以证明系统的周期时间永远可达下界,至于如何做到,未曾有调度给出。同时,它们也没有说明系统是如何从开始的加工瞬态进入稳态。对于后一种情形,据作者所知,迄今为止还没有相关文献提及混合多组合设备的调度问题。混合多组合设备,是指系统中同时存在有单臂以及双臂组合设备。尽管有文献对缓冲模块容量为1的单臂组合设备进行了研究并提出了最优的k-晶圆周期调度(k≥2),然而,跟1-晶圆周期调度比起来,前者具有不少缺点,比如难以控制和实现。它最大的缺点就是,在某些周期,晶圆被加工好以后,它将会在加工模块中逗留更长时间,从而使得系统更容易违反晶圆逗留时间约束。调度一台多组合设备是一个NP-难问题。因此,找到一种有效的方法来调度它,无论是在理论上还是实际应用上都具有重大意义。本文主要研究线型多组合设备的调度和控制。在处理事件驱动系统的时候,由于Petri网是一种有效的工具,因此,它被广泛应用到生产系统中的建模,分析和控制中。本文就是利用Petri网来建模。基于Petri网模型,本文作了如下工作：1)对缓冲模块容量为2的单臂多组合设备进行了最优的1-晶圆周期调度分析。为了探讨缓冲模块容量对系统的影响,首先,我们利用Petri网对系统进行建模。这样,机械手的等待,装/卸以及加工/缓冲模块的动态特性就可以被很好的描述出来。通过此Petri网模型,本文得出一个结论：对于加工过程主导的缓冲模块容量为2的单臂多组合设备,总存在一个1-晶圆周期调度使得系统的周期时间可达下界。同时,本文还第一次提出了一个简单的算法来获取这样一个调度。最后,给出实例验证本文所提出的调度方法的有效性。2)对缓冲模块容量为1的混合多组合设备进行了最优的1-晶圆周期调度分析。为了获得一个最优的1-晶圆周期调度,首先,我们利用Petri网对系统进行建模。基于此模型,本文提出了系统存在一个1-晶圆周期调度使得周期时间可达下界的充分必要条件,以及一个有效算法来判断这样一个调度是否存在。如果存在,仅仅通过一些简单的计算就可以得到这样一个调度。如果不存在,本文接着又提出了有效的算法来求得最优生产周期以及最优的1-晶圆周期调度。此算法在计算上是有效且在实际应用中是容易实现的。最后,给出实例验证本文所提出的调度方法的有效性。3)对具有晶圆逗留时间约束的混合多组合设备进行了调度可行性分析。调度一台具有晶圆逗留时间约束的混合多组合设备非常具有挑战性。基于所获得的最优1-晶圆周期调度,本文提出了系统存在一个可行调度,即满足晶圆逗留时间约束,的充分必要条件。首先,我们利用Petri网对系统进行建模。根据这个模型,系统的调度问题可归结为如何分配机械手的等待时间。接着,本文提出了系统存在一个可行调度的充分必要条件,以及有效的算法来获得这样一个调度。这些算法只需要简单的确定机械手等待时间即可,因此,十分有效。最后,给出实例验证本文所提出的调度方法的有效性。
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN305;TP301.1

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 郝克刚,段振华;多出口Petri网与Petri网的等价性[J];计算机学报;1989年05期

2 ;第八届全国Petri网学术年会征文通知[J];计算机学报;2001年02期

3 王精明;江怡顺;;基于Petri网的非演绎安全模型的分析与验证[J];滁州学院学报;2012年02期

4 杨文源;知识Petri网与机器人装配规划[J];南京航空航天大学学报;1995年01期

5 王自强;冯博琴;;基于参数化Petri网的主动数据库的行为研究[J];计算机科学;2003年02期

6 黄金志,胡健生,廖峗,柴仁文;基于Petri网的程序缓冲区溢出检测方法[J];计算机应用;2005年05期

7 陈余庆;庄严;王伟;;基于Petri网的多机器人协作任务分配与导航研究[J];大连理工大学学报;2008年04期

8 郁ng;李彤;王炜;张坤;;基于Petri网的软件演化过程[J];计算机应用与软件;2008年10期

9 高瑞敏;许勇;张建飞;;一种基于Petri网的全局可控网络的构建方案[J];软件导刊;2012年01期

10 田国会,李晓磊,杨西侠;Petri网方法及其在离散事件动态系统研究中的应用[J];山东工业大学学报;2000年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 殷振慧;亓卓然;高庆吉;董慧芬;;基于时间Petri网的跑道侵入预测研究[A];上海空港（第16辑）[C];2013年

2 薛瑜;李承家;吕莉芳;;模糊Petri网与连续Petri网的关系[A];第九届中国不确定系统年会、第五届中国智能计算大会、第十三届中国青年信息与管理学者大会论文集[C];2011年

3 张旭;魏建;熊静;;基于Petri网的民航旅行代理服务工作流建模研究[A];2008'中国信息技术与应用学术论坛论文集（一）[C];2008年

4 张辉;董荣胜;高西;;一种嵌入式系统扩展流关系Petri网及应用[A];广西计算机学会2007年年会论文集[C];2007年

5 刘长有;秦瑛;;基于Petri网的机场航班流量优化调度[A];2006中国控制与决策学术年会论文集[C];2006年

6 胡红革;宋亚辉;黄大贵;;用混合Petri网对微开关加工系统建模和仿真[A];中国仪器仪表学会第六届青年学术会议论文集[C];2004年

7 吕莉芳;李承家;薛瑜;;时延离散Petri网的形式分析[A];第九届中国不确定系统年会、第五届中国智能计算大会、第十三届中国青年信息与管理学者大会论文集[C];2011年

8 赵不贿;王霄;赵德安;蔡兰;;人工智能中的Petri网方法[A];1998年中国智能自动化学术会议论文集（上册）[C];1998年

9 桂志波;周德民;郑应平;;一种加时变迁Petri网的形式化描述与分析[A];1997中国控制与决策学术年会论文集[C];1997年

10 赵志允;孙明太;陈建华;刘钢;;基于Petri网的水面舰艇反潜CGF建模[A];Proceedings of 14th Chinese Conference on System Simulation Technology & Application(CCSSTA’2012)[C];2012年

中国博士学位论文全文数据库 前5条

1 郭金维;基于函数配置的柔性制造系统Petri网控制器设计[D];西安电子科技大学;2014年

2 阳罚军;基于Petri网的多组合设备最优调度与控制[D];广东工业大学;2016年

3 董利达;基于序状Petri网的离散事件系统监控理论[D];浙江大学;2004年

4 吴维敏;离散事件系统的Petri网控制器综合[D];浙江大学;2002年

5 岳昊;基于混合Petri网的城市道路交通网络建模与仿真[D];山东科技大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张苹;基于Petri网的肉牛质量追溯SaaS应用研发[D];西北农林科技大学;2015年

2 张舍予;基于Petri网的多品种小批量生产企业生产流程建模研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

3 温李庆;基于Petri网的飞机总装配生产线建模及调度优化研究[D];浙江大学;2015年

4 黄鹏;基于Petri网的热源追踪控制方法研究[D];新疆大学;2015年

5 徐佳东;基于Petri网的原油调度问题研究[D];浙江大学;2014年

6 徐海彬;基于Petri网的轿车曲轴FMS系统设计及调度优化[D];山东大学;2015年

7 安琪;基于扩展Petri网的地铁车门系统故障诊断方法研究[D];北京交通大学;2016年

8 王亚涛;基于Petri网的城市轨道交通信号系统脆弱性研究[D];北京交通大学;2016年

9 化佩;基于Petri网及事件日志的过程挖掘方法研究[D];安徽理工大学;2016年

10 祁海铭;基于Petri网的卫星姿态控制系统剩余寿命预测方法研究[D];南京航空航天大学;2015年

，

本文编号：1291315